大别山，板块构造新说的摇篮——记我国科学家对地球动力学的重大突破 [复制链接]

第3版(教育·科技·文化)
专栏：

　　大别山，板块构造新说的摇篮
　　——记我国科学家对地球动力学的重大突破
本报记者　温红彦
大别山，革命的山。它曾在翻天覆地的人民革命战争的历史过程中树起一座革命的丰碑；而今，在人类认识地球演变的历史过程中，它又树起一座地学革命的丰碑。
本世纪地学界最大的论战是围绕１９１２年魏格纳提出的大陆漂移假说展开的，最大的成果也是从这个假说发端的板块构造学说，被称为是“地学的革命”。然而，在本世纪即将结束的时候，由于科学家对一种叫“柯石英”的矿物的偶然发现和研究，一场更为深刻的地学革命——超高压变质岩研究正在全球兴起。而大别山，则有幸成为了这场新的地学革命中举世瞩目的中心。
大别山牵动五洲
我国地质学家于１９８９年以来同美国、日本等国学者联合考察时，在大别山、苏鲁地区发现了柯石英。这个信息轰动了国际地质学界。随后，英国、法国、意大利、土耳其等国许多地质学家纷纷“挺进大别山”，寻求和中国科学家的合作。
日前，中国科学院地质研究所传出佳音：由地质所从柏林研究员主持的国家自然科学基金“八五”重点项目——“大别山、苏北、胶东南高压变质带及其大地构造意义”的研究取得突破性进展。研究结果表明，近地表沉积物可被岩石圈板块的运动迅速带至地下８０至１００公里的深处，在那里经受超高压变质作用后很快折返到地壳浅部。
这一论断的意义在于它有力地纠正了以往地球动力学所认为的地壳中的沉积岩不可能俯冲到地幔中去的结论，从而大大修正了以强调水平位移为主的板块构造学说。
来自地球深处的信使
人类要了解自地壳形成已有３８亿年的地球，最直接的办法是在地球的每一个层面钻探取样，但这在今天甚至今后相当长的时期内是无法实现的。目前世界上能钻探的最大深度仅１０余公里，已知地壳的厚度平均３０公里，人类的钻探活动只不过像西瓜皮上浅浅的划痕。研究地球是依据地表浅部在漫漫的地质岁月里遗留下的形形色色的岩石记录，来分析推测地球深部物质的运动、描述沧海桑田的变迁规律。柯石英，就是一位来自大地深处的信使。
柯石英在地球上极为罕见。１９６０年人们在一个陨石坑里找到这种物质时，还不知它叫什么。由于一位名叫柯斯的科学家曾在实验中将石英施加高压，人工合成了这种晶体，便取名柯石英。构成柯石英的物质很简单，就是人们到处可见的石英沙，学名二氧化硅，但生成它的条件非常苛刻，至少要２４千巴的压力，相当于８０公里深的岩层压力。可以断定被抬升到地表、包在榴辉岩或其它岩石中的柯石英一定在地球深处８０至１００公里处潇洒地走过一回了。
首次在自然界的超高压变质沉积岩中找到柯石英，是在１９８４年。自从法国地质学家肖邦在西阿尔卑斯山发现了它的踪迹，９年来，包括大别山、苏鲁一带，全世界共有４个地区发现了柯石英，它所依存的这些岩体称为超高压变质岩体。研究表明，这些岩体都位于古板块的碰撞造山带内。国际地学专家认为，大别山一带是目前４个超高压变质带中最完善、出露最好的变质带，是天然的一级开放实验室，是研究超高压变质作用和板块碰撞的极好场所。
大别山握着地球之门的钥匙
如果不是亲眼所见，谁也不会相信一颗嵌在从大别山采集到的岩石中、放大２０倍才像绿豆大小的柯石英，会引起地质学家的极大兴趣。
我国国家自然科学基金于９０年代初设立了该项研究课题，由中科院地质研究所、中国科技大学、安徽省地质科学研究所等６个科研单位的十几位科学家组成项目组。两年多来，他们足迹遍布大别山、苏鲁地区的荒山野岭，循着柯石英指示的地质信息，触摸到远古时期地球深处升降变迁的清晰脉搏。在撰写的一系列科学论文中，尤以中国科技大学的李曙光教授、中科院地质所的王清晨博士等研究人员的论文最引人瞩目。科学家们认为，大别山一带的柯石英是元古代的地表岩石经过４亿多年后，在距今２．２亿年的中生代初由于中朝和扬子板块相互碰撞时遭受超高压变质作用形成的。柯石英在到达地下１００多公里后，大约又经过５０００万年就“很快”返回地壳浅部了（５０００万年在地质年代中，只是“很快”的一瞬）。进一步研究还表明：含有柯石英的超高压变质岩的折返过程与华北板块和扬子板块在中生代的碰撞过程及大别山的形成过程是同步进行的。
柯石英像一把金钥匙，打开了通往地球深处的大门，让人们看到了远古时期地球变化的恢宏场面。科学家预言，对大别山、苏鲁地质构造带的深入研究，将有可能彻底改变人们的地球动力学观。